1: 2025/09/03(水) 23:05:06.23 ID:e8Ew9mm+

宇宙エレベーターは実現可能──ただし、地球上の1日が極端に短くなれば
国際宇宙ステーションと地球をケーブル内を通って行き来する日は来るのか？
地球の自転速度を上げて、1日の長さを半分にできるとしたら、いったいどうなるだろうか。
　まず、新しい時計をつくり直さなければならない。
　午前と午後がそれぞれ1時から6時までしかない時計だ。
　いや、本題はここからだ。
　非現実的な状況について思考をめぐらせると、この現実世界で物事がどう動くかを深く理解する手がかりになる。
　しかも楽しい！
　それ以上の理由が欲しい？
　では、宇宙エレベーターの実現にひと役買うかもしれないと言ったらどうだろう。
wired　2025.09.01
https://wired.jp/article/space-elevators-could-work-if-the-days-were-shorter/

4: 2025/09/03(水) 23:54:20.77 ID:XGj3FBd4

宇宙エレベーターをご存じでない方もいるだろうか。SFではおなじみで、地球から、対地同期軌道を周回している宇宙ステーションまでを結ぶケーブルのようなものだ。その中を、普通のエレベーターと同じようにゴンドラが昇降する。言ってみれば、毎朝エレベーターを使って出勤するような手軽さで、日常的に宇宙まで出かけていく手段である。もちろん、ロケットは必要ない。

では、基本的な疑問から始めて、少しずつ複雑な物理の話へと進んでいくことにしよう。

１日とは何か?

1日とは24時間のこと──この答えは正しくもあり、誤ってもいる。屋外に立ち、太陽が上空の最も高い位置に来たとき、その時点を「地方時正午」と呼ぶ。次の地方時正午までそこに立ち続けたとして、そのあいだに経過した時間を24時間と定義する。従って、1時間は2回の地方時正午のあいだに経過する時間の24分の1ということになる。

でも、これは、地球が1回自転するのと同じことではないのだ。地球の自転する時間を正確に計ってみれば、ちょうど24時間ではない。その理由は、地球が同時にふたつの動きをしていることにある。地球は、地軸を中心として自転しているため、地上からは太陽が空を動いていくように見える。と同時に、太陽を中心に約1年をかけて公転もしている。そのため、ちょうど1回の自転を終えた地球から見る太陽は、24時間前と同じ位置にはない。

実際には、2種類の「日」が存在する。ひとつは「太陽日」で、一般的に考えられている、そして上で説明したような考え方の「日」。そしてもうひとつは、「恒星日」という。

恒星日は太陽日よりわずかに短く、およそ23時間と56分だ。

なぜこの話が重要かというと、1日の長さを半分にするとしたら、太陽日と恒星日のどちらを2で割るのか決めなければならないからだ。話を単純にするために、太陽日が24時間ではなく12時間で、太陽の周りを公転する時間（すなわち1年の長さ）は同じままだと仮定しよう。

赤道上では体重が軽くなる

ここからが、楽しい話だ。北極点で体重計に乗り、赤道でも同じことをすると、体重は北極点で量ったときのほうが重くなる。この現象は、1日が24時間でも12時間でも変わらないのだが、1日が短いときのほうが、その差は顕著に表れる。

この人には、ふたつの力が作用している。ひとつ目は地球との相互作用によって起こる下向きに引っ張る重力（質量mに重力場gを掛けた値として表される）。ふたつ目は、体重計から上向きに押し上げる力だ（地面に対して垂直にかかるので、これを垂直抗力という）。体重計が示す値とは、実際には体重ではなく垂直抗力の大きさだ。ニュートンの第二法則によると、物体に作用する正味の力は質量と加速度の積に等しい。北極点に立つ人の場合、加速度はゼロ（ただそこに立っているだけ）。つまり、垂直抗力と重力の大きさが釣り合っているということだ。

赤道に立った人の場合はどうなるだろうか。

北極点に立つ人と同じ状況を横向きにしただけかというと、そうではない。こちらの場合、垂直抗力が重力より小さくなっている（矢印が短い）。なぜかというと、赤道に立っている人は静止しておらず、地球の回転に合わせて円形の経路上を移動しているからだ。円を描いて動く物体には、中心に向かう加速度がかかる。これを「向心」加速度（ac）といい、角速度（ω）と経路円の半径（r）に比例して大きくなる（次式）。

ふたつの力（重力と垂直抗力）の和は、質量と加速度の積に等しくなるはずなので、垂直抗力（FN)は次の式で求められる。

北極点と差が出るのはなぜか？確かに、北極点に立っている人も回転はしているが、回転軸の上に立っているため、半径（軸からの距離）はゼロであり、したがって加速度はゼロである。1日が24時間の場合の角速度を用いると、赤道上の実測体重は、北極点で量ったときの99.7％になる。1日が12時間の場合（つまり、地球が2倍の速さで自転しており、角速度も2倍になる）、体重計の示す値は実際の重力場の98.6％になる。回転が速いほど、体重は軽くなるのだ。

この現象に、実生活で気づくことはあるのだろうか。北極点から赤道まで飛行機でまっすぐ飛んだとすると、実測体重は1％以上軽くなる。体重が軽くなった分、少しだけ高く跳び上がれたり、少しだけ軽快に歩き回れたりする可能性はある。

次は、少し軌道のことを考えてみよう。地球の近くにある物体には、下向きに引っ張る重力が作用する。地球の表面から遠く離れれば離れるほど、この重力は弱くなっていく。一方、初期状態で静止している物体は、やはり重力が作用するため、降下して地球にぶつかってしまう。しかし、実測体重に対する円運動の作用を当てはめると、質量と向心加速度の積が重力と等しくなるように物体を円運動させることが可能だ。つまり、体重計に乗って実測体重がゼロになるのと同じことになる。これを円軌道と呼ぶ。

物体が軌道を回る速度は、地球の中心からの距離（r）によって決まり、その計算式は次のようになる。

ここで、Gは万有引力定数、Mは地球の質量を表す。rに地球上空400kmを加えた値を代入すると、物体は92分で軌道を一周するという角速度が得られる。国際宇宙ステーション（ISS）の移動速度が、まさにこれだ。

ISSから地球までケーブルが伸びていたら、これはすごいことになりそうだ。ただし残念ながら、ぶら下がったケーブルは地球の周りをすごい速さでムチのように振り回されるので、そこを昇降するどころの話ではなくなるだろう。

だが、この問題を解決することは可能だ。仮に、ISSを400kmではなく36,000kmの距離まで離すとしよう。その場合、ISSの角速度は地球の自転速度と等しくなる。24時間をかけて地球は1回自転し、ISSは地球の周りを一周することになるので、地表から見るとISSは上空の同じ位置にとどまって見える。このような軌道を静止軌道というが、回転の方向が同じになるためには赤道の真上に位置していなければならない。

静止軌道上の物体からなら、地球までまっすぐにケーブルを下ろせることになる。さあ、これで宇宙エレベーターが実現する──とはならず、まだ問題がいくつか残る。

全長36,000kmのケーブルなど、想像できるだろうか。途方もない長さだ。ケーブルの重量もとんでもないことになるので、釣り合いをとるには、静止軌道より少し離れた位置に巨大な質量の重りが必要になる。これほどのシステムとなると、最も強い鋼鉄製のケーブルの最大強度でも耐えられないほどの張力がかかってしまう。実現するには、カーボンナノチューブケーブルのようなものが必要になる。それを、人類は手に入れていない（まだいまのところ）。

では、もし地球がいまの2倍の速度で、つまり12時間で自転したらどうなるだろうか。その場合、静止軌道における角速度も大きくなる（速くなった地球の自転に合わせて）。計算してみると、静止軌道までの距離はおよそ45％も短くなって、たった20,000kmになる。

ISSが地表からわずか400km上空の静止軌道を周回できるくらい地球が速く自転するとしたら、どうなるか。そうなれば、宇宙エレベーターの建造は可能になる。ただしその場合、1日が大幅に短く、たったの92分になってしまう。毎日92分おきに起床する生活など、想像もできない。いや、この計算は忘れよう。ちょっと極端すぎた。宇宙エレベーターを実現するにはどうすればいいか、計算してみただけの話だ。

（Originally published on wired.com, translated by Akira Takahashi/LIBER, edited by Nobuko Igari)

3: 2025/09/03(水) 23:41:10.54 ID:AnWMWoik

>>1
高品質で超長いカーボンナノチューブが作れない問題は?

28: 2025/09/04(木) 14:57:54.85 ID:JfLm3A87

>>3
ひと繋がりのカーボンナノチューブなら作れるのにって軌道エレベーターは、全部が同じ太さ同じ強度の軌道エレベーターでも作れるって奴
元々の話のようにテーパー比付ければ低品質なカーボンナノチューブをよって長くした糸でも作れる
作る難易度を低くするために素材に問題を全部押し付けてるだけ
まあそんなテーパー比付けたカーボンナノチューブ糸ですらまだ作れていないけど、こちらは量産技術の問題の方が大きい

2: 2025/09/03(水) 23:26:58.33 ID:ZD11OM7E

15年前
子どもの英語の教科書の一章が宇宙エレベーターの話だったよ

5: 2025/09/04(木) 00:50:02.67 ID:DLocxSbH

宇宙エスカレーターも同時に開発

6: 2025/09/04(木) 01:24:37.78 ID:TKHJqyoq

スレの内容には全然関係ないけど
このソース記事めっちゃウザくね？
「〇〇だろうか？いやそうではない」みたいな自問自答というか反語的なのが多すぎてイラっとくる

14: 2025/09/04(木) 08:43:40.72 ID:1onzkzR0

>>6
英文のクセだろうね

27: 2025/09/04(木) 14:31:57.68 ID:wVS2SzB9

>>14
英文だけにそんな癖があるのだろうか？
はい、おっしゃるとおりです！

41: 2025/09/05(金) 13:29:53.98 ID:1N40os2B

>>6
そもそも、ケーブル長くなって大変だね、重くもなるよねって単純な前提条件をラストに持ってきてる上に、その辺りの解説は適当

8: 2025/09/04(木) 04:53:17.32 ID:0DptwwTL

「地球表面の付近に居ると、　宇宙に吹き飛ばされてしまう。」
ってな話だろうか。

12: 2025/09/04(木) 07:02:21.87 ID:c0hJ4h29

要は無理ってことじゃん

13: 2025/09/04(木) 07:31:46.97 ID:caDr6dSm

アニメだと数時間で宇宙に出られる様な表現になっているが、実際にできたとすると泊まり込みになる。

15: 2025/09/04(木) 09:31:09.93 ID:c0hJ4h29

そもそも宇宙エレベーターの発想って遠心力じゃなくバベルの塔でしょ

テレポートは実現できる→スワンプマン理論なら
みたいなもん
テレポート実現＝本人死んでる

「人の空想は全て実現できる」
これは事実だと思うけどそれは思い込みを含む
意識をデータ化すればタイムトラベルだってできる
過去もデータとして残してそれはスタンドアローンの世界
でも主観者にとってはそれが「世界」だからね

宇宙エレベーターも要はこれ
「確かに宇宙エレベーターっぽいけど思ってたのと違う」
逆にいえばこういうのなら実現可能

16: 2025/09/04(木) 09:41:32.12 ID:oP0s/5nf

>>15
具体的に

17: 2025/09/04(木) 10:50:08.37 ID:ti6NnT0J

外人の長ったらしい茶番劇嫌い

23: 2025/09/04(木) 11:57:40.97 ID:uf6rZAq5

台風が来たら宇宙エレベータはどうなっちゃうの？

24: 2025/09/04(木) 12:01:47.95 ID:NSOvkjj4

>>23
ケーブルの先端をエレベーターで成層圏まで持ち上げる

25: 2025/09/04(木) 12:29:26.12 ID:bKl9BZhL

結論から言うと不可能
遠心力によって反れてしまうと思う

26: 2025/09/04(木) 14:08:53.21 ID:dOug2hqA

赤道に第2バベルの塔を建てて、その上から伸ばせばどうでしょう